柴油機氣缸蓋數字化裝配線的工藝設計

劉磊

摘要：氣缸蓋作為柴油機的關鍵零部件之一，其產品質量和生產工藝手段的發展是柴油機整機的一個重要環節。而柴油機整機和關鍵部件工藝及制造技術的數字化水平是衡量國家軌道交通裝備產業發展水平的重要標志。目前鐵路柴油機用氣缸蓋數字化裝配的實現，對于國產軌道交通行業的數字化發展具有重大戰略意義。

關鍵詞：氣缸蓋;數字化裝配線;工藝設計

0 ?引言

氣缸蓋作為柴油機重要零部件之一，其在柴油機運行過程中要承受苛刻條件的高溫高壓燃氣帶來的熱負荷，其產品整體裝配精度、裝配過程的控制與裝配質量將直接影響到柴油機動力組整體穩定運行和密封性。為了保證氣缸蓋的可靠性和提高使用壽命，利用數字化設備與技術手段對其裝配信息收集、在線檢測、數字化裝配進行智能升級。進一步提高柴油機關鍵零部件的裝配水平，從整體上提升國內軌道交通制造業的競爭力。

1 ?氣缸蓋裝配線工藝設計概況

1.1 工藝規劃

柴油機氣缸蓋數字化裝配線規劃以實現中高速大功率柴油機氣缸蓋的數字化裝配為原則，根據確定的生產節拍，建成滿足年度生產經營大綱要求的氣缸蓋裝配生產線。生產線工藝設計以氣缸蓋裝配工藝為基礎，通過優化設計氣缸蓋裝配工藝流程，配備一條先進的氣缸蓋數字化裝配線并實現在線檢測，物料周轉采用智能機械手配合物料運輸AGV小車，升級現有各信息化系統和裝備，并進行融合集成，最終實現柴油機氣缸蓋數字化裝配生產線的規劃目標。

1.2 工藝流程設計與優化

以某型鐵路用氣缸蓋裝配過程為例。

某型氣缸蓋裝配過程以氣缸蓋本體的流轉為主線，附屬零件處理工作為輔線，依據柔性加工生產線提供的氣缸蓋數字化質量數據，對待裝配氣缸蓋進行質量分析、模擬裝配，依次經過噴油器護套裝配、堵蓋裝配、閥座冷裝配、水路低壓試驗、清洗、氣門導管及密封套裝配、氣門裝配、鎖夾裝配、打標識等系列工作后，完成氣缸蓋的裝配工作。

以該氣缸蓋裝配工作內容為基礎，重新對裝配工藝流程進行優化設計，選擇“壓力試驗”和“整體清洗”兩個工序為分界點，將裝配工藝過程設計為三個模塊化裝配中心進行氣缸蓋的裝配，并可通過更換裝配控制程序、裝配臺夾具、裝配頭、搬運機械手抓取工具、裝配零件庫等組件實現全系列氣缸蓋的裝配工作，該設計采用模塊化柔性設計，更換極為方便快捷，具備較強的通用性。

裝配線設計為六個工作站環形排布，各個工作站中間通過共用一臺中心搬運機器人及4臺內部流轉機器人完成工件的流轉運輸。線外布置一條檢查線和一條輔料上料線，檢查線配備翻轉胎，可實現氣缸蓋360度翻轉，提高了檢查人員對氣缸蓋外觀及內腔的目視檢查的效率;輔料上料線，配備精密集裝盒，實現裝配線物料齊套配送。

1.3 工藝流程及工藝布局

工藝流程以某型氣缸蓋裝配為例，見表1，工藝布局圖見圖1。

2 ?裝配線的工藝信息模式設計

2.1 工藝信息模式流程設計

裝配線系統設立工藝虛擬裝配班，接到上級職能部門下發的生產任務單后，編制氣缸蓋裝配單，進行工藝虛擬裝配。調度系統調取庫房中的零件信息，依據裝配工藝技術條件，選取合適的零件，進行虛擬裝配，最終形成裝配單，并下發給庫房班、運輸班、工裝班、裝配線及其他配合的職能班。整個裝配過程零件信息、裝配數據、裝配結果等信息自動錄入裝配單，并最終生成實配單，上傳或保存。

裝配線工作流程見圖2。

2.2 工藝流程信息數據處理

氣缸蓋裝配過程輸出一份裝配工藝信息數據單，包括零件信息、裝配信息、工裝信息、工具信息、設備信息等，指導整個裝配工作進程，并最終以實配單輸出并保存。

零件信息包括零件倉庫信息、尺寸信息、生產單位或人員信息、裝配順序、裝配零件庫位等信息。每個裝配子部件打印二維碼，賦予信息代碼，貼在裝配零件庫位上，供裝配機械手讀取該信息，確保準確裝配該零件，并作好記錄已供查詢追溯。

工藝裝備信息管理，不同型號的氣缸蓋裝配，會使用不同的裝配頭模塊，工裝班將這些工裝分類并賦予二維碼進行管理，供機械手掃描、提取，實現快速、準確提取，保證運送合適的工裝到裝配線工裝庫。

3 ?結束語

通過對某鐵路用中高速大功率柴油機的氣缸蓋的裝配工藝流程進行優化設計，提高了氣缸蓋裝配的效率和產品質量;通過數字化裝配線的工藝信息模式設計，有效提升氣缸蓋的裝配質量，豐富了質量管控手段，在柴油機氣缸蓋裝配中實現自動化檢測與裝配，進而為柴油機整體數字化管理目標打下堅實基礎。

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